[中配]核聚變重大突破：人類的能源未來

2022年12月,NF的科學家們成功創造出了一種純淨無限的能源。 在實驗過程中,科學家們創造了一種核聚變反應,產生的能量比輸入的能量多出54%。 熱核聚變是維持太陽數十億年發光的相同反應, 它還可以終結對石油和煤炭的消耗,甚至停止氣候變化。 不過在2022年初,一個完全不同的項目在覈聚變領域最接近突破。 中國實驗性核聚變反應堆中被稱為人工太陽。 一組科學家在這項工作中,能夠將發生核聚變的超高溫等離子體保持在記錄時間內。 但科學家們是如何成功製造出這個人造恆星的呢? 我們太陽核心的壓力達到2600億個大氣壓, 相比之下,鑽石是在僅有55000個大氣壓的條件下由碳形成的。 由於太陽上的核聚變,米核和碧核相互融合,釋放出巨大的能量。 在地球上重現太陽的壓力是不可能的, 但中國實驗性熱核聚變反應堆東號的科學家們找到了一種解決辦法。 他們將核燃料加熱到比太陽溫度高很多倍的溫度,達到1億攝氏度。 為了使反應不被中斷且等離子體不會燒毀反應堆, 這些等離子體與科學家們一起被一個非常強大的磁場牢牢保持在一起。 在2022年初,東部反應堆成功維持了核聚變所需的條件, 創記錄地達到了17分半鐘,這是一個巨大的突破。 但到目前為止,這個反應堆更像是一輛你能瞬間發動的汽車, 但還無法真正駕駛它。 與此同時,35個國家投資了200億歐元建設國際熱核聚變實驗堆, 這將比東風工程更大、更強大。 需要說明的是,這幾乎是NASA的全部預算。 與此同時,中國科學家仍然無法獲得超過用於聚變的能量, 加熱等離子體和維持磁場。 而在2040年,他們計劃啟動演示核聚變反應堆。 但由於NIF最近的重大突破, 美國公司Killian Energy計劃最早在2024年通過聚變生產純淨的能源 僅需投資5億美金。 與使用高能耗激光的NZF不同, Trenta反應堆將消耗的能量遠低於其產生的能量。 在實驗過程中,NIF成功產生了略高於三兆焦的能量, 而耗費了二兆焦。 問題在於NIF激光是世界上最大的激光, 其99%的能量用於加熱燃料顆粒。 儘管這種聚變方法在行業中顯示出了革命性的成果, 但仍不適合商業使用。 為了使核聚變能源的生產變得有利可圖並實現大規模應用, 像Killian Energy這樣的公司需要找到一種方法從反應中提取數百倍的能量。 看起來,Killian的第七代Trenta反應堆將能夠做到這一點。 鈦三和鎳匠作為反應堆的燃料, 在強大的電磁場影響下, 它們將在真空中碰撞並轉化為等離子體。 兩個裝有等離子體的燒屏位於反應堆的不同部分, 它們中形成的等離子體環將以超過50萬公里每小時的速度相互靠近。 當它們碰撞時,溫度將升高到550萬攝氏度。 在合成過程中,會形成帶有一個額外氫原子的氦四原子, 使得大量的熱能通過光纖電纜傳輸。 第七代發電機將能夠以每秒幾次的頻率產生熱和聚變。 與此同時,儘管發電機本身會增大25%, 而且其建造成本更高, 但它仍然是市場上最便宜、最緊湊的選擇。 畢竟,Killian Energy並不是唯一一家在研發聚變反應堆的私營公司——反應堆。 根據核聚變產業協會的數據,至少有33家公司參與核聚變, 並且僅在一年內,它們已吸引了近30億美元的投資, 和美國能源部已經宣佈向10家與大學和國家實驗室合作的核聚變公司提供最高50萬美元的補助。 這確實是一個重大的突破, 因為新的安全能源來源對我們現在至關重要。 為什麼燃燒化石燃料實際上正在殺死我們? 對於城市人來說,所有的能量都在插座裡, 但是90%的這種能源來自煤、石油和天然氣。 當煤燃燒時,Salt微小顆粒進入空氣, 它們可以進入我們的肺部,導致血栓、中風,甚至心臟病發作。 每年有數十萬人因燃燒化石燃料而死亡。 在十多年中,燃煤電站向大氣中排放了五千五千噸油和鎮的雜質, 這比世界上所有的核廢料還要多。 如果煤炭對你來說顯得過時,那煤油燈呢? 仍有五億人使用它們來照亮家園。 每年有770億升煤油被用作燈油燃燒, 而其煙霧卻毒害了數以萬計的人。 但與你平常使用的柴火相比,這種燃料仍然相對較為清潔。 沒錯,當我們在讓Alexa給吐司加熱時,仍有數百萬人在用木火做飯。 火災和一氧化碳每年奪走三百萬條生命。 但無論我們做什麼,大氣中的二氧化碳排放量卻在持續增長。 在過去的一百年裡,它們增加了1.5倍。 一旦我們轉向只會排放無害氦氣作為副產品的熱核電廠, 這個問題就會得到解決。 但在二十年後,你才能最終通過核聚變能源插座為手機充電。 我們現在需要對此採取行動,而且可能還有其他東西可以拯救我們。 什麼能源可以替代核聚變? 僅僅一個小時,太陽就能為我們提供一年的能源供應。 但是在陰天和晚上,太陽能電池板幾乎沒用。 另外,想要獲得足夠的能源,我們需要整片的風電廠, 而電池往往會磨損,失去效率。 風力渦輪機也不是一個很好的選擇。 它們建造和維護成本高,鳥類因其而死亡。 如果外面沒有風,你甚至連手機都充不了電。 但還有一個常常被忽視的、非常特別的來源。 我說的是利用地球內部能量的地熱電廠。 即使僅僅是來自地殼的1%的能量, 也比我們燃燒世界上所有的石油和天然氣能獲得的能量多500倍。 但問題在這裡,在地震活躍地區鑽井, 會導致地殼出現新的裂縫,從而引發潛在的地震。 一般而言,替代能源的主要擔憂, 在於它們的效率高度依賴於自然條件。 這是否意味著只有核聚變才能幫助我們擺脫煤和天然氣的窒息、束縛, 而這可能只能在20年後實現? 幸運的是,有一條出路,而不是在覈的聚變中, 而是在它們眾所周知的裂變中。 為什麼核能比核聚變能更高效? 核能的推廣真的很差。 當人們聽到切爾諾貝利或福島時, 他們想到的不是光明的未來,而是家中那瓶碘鹽片。 如果正是這種恐懼阻礙了我們充分認識核能的好處, 這該怎麼辦? 那麼,如果我們考慮最關鍵的因素, 性能、核聚變方法佔據優勢, 一座聚變反應堆從一公斤燃料中產生的能量是核反應堆的四倍, 核聚變的一分,比分只一比零。 在燃料方面,B和B可以在海水中找到, 而海水在地球上非常豐富。 但與此同時,用於核電站的油也相當充足, 可以支持它們運轉相當長一段時間,比分是二比一。 接下來,熱核電站產生的廢料在未來150年內都是危險的。 相比之下,核廢物的衰變週期為500年, 給聚變堆一分。 但為了為核能辯護,它的廢料至少可以被再利用。 但它們的安全性呢? 核聚變反應堆因其在最小意外情況下的自動關停機制而備受重視, 然而今天的核反應堆也具備這樣的技術。 此外,人為因素在過去所有那些可怕的核事故中起到了至關重要的作用, 每個隊伍在這裡各得一分。 在最後一輪,我們將討論好處。 儘管聚變方法有眾多優點,但它主要有兩個缺陷。 反應堆昂貴,而且由於其複雜性,故障風險很高。 相應的核能的成本已經不像以前那麼高, 維護起來也簡單得多。 但最重要的是,核電站的基礎設施已經存在, 而實現大規模熱核能還需要二十年。 考慮到所有技術和財務挑戰,它可能永遠與我們相距二十年, 而這裡就是關鍵的區別。 值得指出的是,現在傳統的核能確實優於時髦的核聚變。 但這絕對不會讓我們放棄對人造太陽的夢想。 當我們開始殖民其他星系的系外行星時, 熱核能的時代或許就會到來。 畢竟水一定會存在,它是熱核燃料的來源。 因此,人類當前最重要的事情就是不要把一切搞砸。 謝謝!